仇蘇皖,徐琴,韋穎,徐玉亭
(南京市水利規(guī)劃設計院有限責任公司,江蘇南京210016)
江蘇省農村小型公益設施農村橋梁建設工程,是江蘇省政府保障和改善民生、加快社會主義新農村建設、構建和諧社會的重要舉措。通過農村橋梁的建設,改善了農村的交通條件,促進了農村的經濟發(fā)展,大力改善了農村和農業(yè)基礎設施條件,有效地解決了農村、農業(yè)、農民的“三農”問題。僅“十二五”期間,江蘇省計劃新(拆)建農村橋梁6 000座以上,農村橋梁建設任務繁重,質量管理工作十分艱巨。
南京市水利規(guī)劃設計院有限責任公司成立于1981年,公司建筑園林室長期承擔南京市各區(qū)縣農村橋梁建設設計工作,對南京市范圍內農村橋梁建設的標準、內容、程序等情況熟悉,相關的基礎資料(水文、地質、已建工程資料)較齊全。
農村橋梁工程建設面廣量大,而設計文件的編制是項目建設的前提,設計文件的質量直接影響著工程的投資效益。以往農村橋梁工程設計文件編制方面存在著一些薄弱環(huán)節(jié),主要表現在:一是重復編制,消耗大量人力物力,沒有足夠的時間進行評審,往往影響設計質量;二是編制設計文件的人員不同,設計文件存在差異,同一類型工程概算差異較大,給審批單位帶來很大困難,同時工程造價也難以控制。
鑒于此,按照“保證農村橋梁結構的安全度,提高結構耐久性,實現設計和施工的標準化,并具有良好的可維修性和可更換性”的思路,南京市水利規(guī)劃設計院有限責任公司組織相關技術人員,成立“小型農村橋梁通用圖集編制項目組”,對影響和制約農村橋梁設計和施工的關鍵技術和常見病害進行了聯(lián)合技術攻關,并根據相應標準規(guī)范,先期編制《小型農田水利橋梁通用圖集(板梁系列)》。
項目組在明確編制目的、內容、標準后,確定技術路線,通過采取對已建工程現場查勘、與有關部門(人員)座談調研、資料(文字、圖件)內業(yè)分析計算相結合的方法,經多次征求各方意見后,形成最終成果。
(1)《公路工程技術標準》(JTG B01-2003);
(2)《公路工程水文勘測設計規(guī)范》(JTG C30-2002);
(3)《公路工程地質勘察規(guī)范》(JTGC20-2011);
(4)《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTJD60-2004);
(5)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62-2004);
(6)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》(JTG D63-2007);
(7)《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/TB02-01-2008);
(8)《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTGT F50-2011);
(9)《公路橋梁板式橡膠支座》(JT/T 4-2004);
(10)《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》(JT/T 663-2006);
(11)工程建設標準強制性條文等其它現行國家及地方標準、規(guī)范、規(guī)程。
(1)《橋梁工程》,華中科技大學出版社,2007.3第一版;
(2)《橋梁設計與計算》,人民交通出版社,2007.2第一版;
(3)部頒《公路橋涵通用圖(板梁系列》,2008;
(4)《農田水利配套建筑物設計圖集》,中國礦業(yè)大學出版社。
依據規(guī)范,項目組結合近年來南京市農橋工程的建設、運行、管理情況,總結經驗,分析優(yōu)化橋梁分部工程結構設計,編制圖集,以規(guī)范農橋設計成果、提高產品質量;避免重復工作、提高工作效率;減少設計疏漏、保證產品的完整性。
編制的圖集力爭具有“四性一化”:
功能性:方便參考者查詢使用;
經濟性:在滿足橋梁功能、安全性等前提下,選擇經濟、合理的技術方案;
可操作性:提出合理的設計參數和常見結構型式,便于施工;
完整性:包括橋梁所有主要分部結構設計及公用構造;
參數化:參數化橋梁設計尺寸,便于下階段計算機自動化繪圖軟件編制。
依據農橋工程經常采用的梁板結構、跨度、橋臺型式等,分5種類別橋型編制圖集。
第一類:4 m、6 m、8 m單跨現澆實心板橋(重力式橋臺);
第二類:10 m、13 m、16 m單跨預制空心板橋(重力式橋臺);
第三類:10 m、13 m、16m單跨預制空心板橋(輕型橋臺);
第四類:2×6 m、2×8 m雙跨現澆實心板橋(重力式橋臺、輕型橋墩);
第五類:2×10 m、2×13 m、2×16m雙跨預制空心板橋(輕型墩臺)。
結構計算內容主要包括橋板計算、橋臺計算、橋墩計算等。
4.2.1 橋板計算
(1)現澆鋼筋混凝土實心橋板(跨度≤8 m)計算內容:主梁內力計算;跨中截面抗彎承載力計算;支點截面抗剪承載力計算;正常使用裂縫驗算。
(2)13 m預制鋼筋混凝土空心橋板計算內容:板梁橫向分布系數計算;主梁內力計算;跨中截面抗彎承載力計算;支點截面抗剪承載力計算;正常使用裂縫驗算;撓度計算。
(3)10 m預制鋼筋混凝土空心板及1 6 m預應力鋼筋混凝土空心板根據部頒通用圖選用。
4.2.2 橋臺計算
(1)重力式橋臺計算內容:上部恒載、上部活載、下部恒載、填料荷載計算;土壓力計算;基底應力計算;基礎穩(wěn)定性驗算。
(2)輕型橋臺計算內容:蓋梁采用同豪土木編制的“橋梁設計師”軟件計算;樁基礎設計與計算應根據不同地質資料與樁型區(qū)分對待,在該圖集中列出樁基計算方法與通用配筋圖。
4.2.3 橋墩計算
橋墩結構型式均為柱式橋墩,蓋梁采用同豪土木編制的“橋梁設計師”軟件計算。墩柱計算按鋼筋混凝土偏心受壓構件進行驗算。
基礎型式分為擴展基礎與樁基礎。擴展基礎計算內容:荷載計算、基礎截面驗算、地基承載力驗算、基礎穩(wěn)定性驗算。樁基礎設計與計算應根據不同地質資料與樁型區(qū)分對待,在該圖集中列出樁基計算方法與通用配筋圖。
為使圖集具有通用性和便于參數化繪圖,選擇農橋河道底寬、河道迎水側邊坡、河道深度、橋梁跨度、橋跨數、橋梁寬度常用的6項指標為基礎性參數,其余參數均與此6項參數有關,根據參數化公式分別進行計算得出,便于設計者查表使用,同時為參數化繪圖服務。
根據分析計算,第一類及第四類橋型地基承載力容許值不小于100 kPa,第二類橋型地基承載力容許值不小于160 kPa,第三類及第五類橋型宜坐落于巖基上或采用樁基礎。
該標準圖集包含編制與使用說明、橋梁專業(yè)通用設計說明、橋梁參數化設計圖及表格、橋板通用圖及公用構造、結構計算書等五項內容。
4.5.1 橋梁參數化設計特性表(見表1)
表1 橋梁參數化設計特性表
各類別橋梁參數化設計圖詳見后附圖紙,典型圖紙目錄見表2所列。
表2 典型圖紙目錄一覽表
橋梁參數化設計表包含:“第一類橋梁常用設計參數查詢表”、“第二類橋梁常用設計參數查詢表”。
4.5.2 橋板通用圖及公用構造
橋板通用圖包含4 m、6 m、8 m現澆鋼筋混凝土實心橋板及10 m、13 m、16 m預制鋼筋混凝土空心橋板。
公用構造包含橋臺處伸縮縫構造圖、橋墩處連續(xù)構造圖、橡膠支座布置圖、防震錨栓布置圖、橋面鋪裝層結構圖、橋面排水設計圖、典型欄桿設計圖。
(1)該圖集中橋梁與河道關系均為正交布置。
(2)重力式橋臺基礎埋置深度:河道無護砌時不小于1.5 m;河道有護砌時不小于1.0 m。
(3)簡支梁梁端至墩、臺帽或蓋梁邊緣距離滿足《公路橋梁抗震設計細則》11.2.1條的最小值要求,該圖集中第一類、第四類橋型采用750 mm,第二類、第三類、第五類橋型采用800 mm。
(4)橋梁支承體系為豎向支承、橫向支承。豎向支承:橋梁跨度≤8 m的橋梁采用四氈三油簡易支座;橋梁跨度>8 m的橋梁采用板式橡膠支座。橫向支承:混凝土擋塊。
(5)圖集欄桿設計采用鋼筋混凝土結構型式,提供一套設計安裝圖紙,實際工程中欄桿型式由甲方選用,專業(yè)廠家生產安裝。
(6)橋面鋪裝及排水:現澆鋼筋混凝土橋板采用≥50 mm厚C40級混凝土磨耗層;預制鋼筋混凝土橋板采用100 mm厚C40級鋼筋混凝土鋪裝層,其上為≥50 mm厚C40級混凝土磨耗層。橋面利用1.5%的橫坡排水,兩邊埋設直徑為50 mm的PVC管直接排入河中,總長較長的橋設縱坡,并進行有組織排水。
(1)設計人員根據河道特性、地勘資料、建設單位要求等輸入相關參數,分析判斷,選擇合適橋型,優(yōu)化橋梁布置。
(2)圖集示例為典型性常見橋型,設計人員可根據需要,利用參數化公式和下階段圖集自動化繪圖系統(tǒng),選擇不同跨徑、不同寬度的橋型。
(3)對于有護砌河道的橋梁設計可參照該圖集使用。
(1)對于跨度≤10m的橋梁擱置長度按照《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/TB02-01-2008)11.2.1條要求,該圖集采用750mm,相對偏大,橋梁凈跨與計算跨度差別較大,根據農橋工程特點是否可以適當減少?
(2)農橋的布置一般都在河口線以內,填河建橋,束水現象嚴重,不利于河道行洪。
(3)農橋河道邊坡一般較陡,與常用河道設計邊坡不符,如何確保橋址處河道邊坡穩(wěn)定。
(4)農橋建設面廣量大,基礎資料匱乏,設計人員在工作前如何加強基礎資料、測量和勘測資料的收集整理。